DE69918969T2

DE69918969T2 - Motorlager

Info

Publication number: DE69918969T2
Application number: DE69918969T
Authority: DE
Inventors: Marie Holly CARLSON
Original assignee: Lord Corp
Current assignee: Lord Corp
Priority date: 1998-04-06
Filing date: 1999-04-05
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2019-04-06
Also published as: WO1999051888A1; CA2327184A1; US6189874B1; EP1070209A1; DE69918969D1; EP1070209B1

Description

HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elastomere Halterung des Typs, wie er zum Einsatz kommt, um einen Motor von einem Fahrzeugchassis abzustützen und zu isolieren. Im besonderen ist die vorliegende Erfindung auf eine Halterung gerichtet, die vier vorzugsweise geneigte elastomere Elemente besitzt, von denen jedes gleichzeitig vorbelastet ist hinsichtlich Druck und Scherung.
Bei Einsätzen in geländegängiger Ausrüstung müssen die elastomeren Halterungen stabil sein, um die Belastungen beim Überqueren schlechter Wege auszuhalten. Darüber hinaus sollten diese Halterungen so ausgelegt sein, dass ein vollständiges Loslösen des Triebstranges von der Halterung vermieden wird für den Fall eines Elastomerversagens (d. h. sie sind gesichert). Schließlich schützt die Bereitstellung eines Dämpfens in allen drei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen den Triebstrang, verbessert die subjektive Fahrqualität und reduziert unerwünschtes Klappern aufgrund eines Metall-auf-Metall-Kontaktes.
Die EP-A-0 342 074 beschreibt eine Halterung zum Abstützen eines Fahrzeugrades, wobei die Halterung ein inneres Element und ein äußeres Element umfasst, die miteinander verbunden sind über elastomere Elemente.
Gemäß der Erfindung wird eine Halterung bereitgestellt mit den Merkmalen des Anspruches 1.
Die Halterung gemäß der vorliegenden Erfindung stellt einen zufriedenstellenden Aufbau bereit, der vier vorzugsweise geneigte elastomere Elemente einsetzt, die durch beabstandete sich seitlich erstreckende Unterteilungen gebildet werden und die elastomeren Elemente sind vorzugsweise an vier nach außen gerichtete Flächen eines inneren Elementes gebunden und an die vier einander gegenüberliegenden nach innen gerichteten Flächen eines äußeren Elementes. Auch wenn die elastomeren Elemente alle versagen, werden die inneren Elemente innerhalb des äußeren Elementes gehalten. Bei verschiedenen der beschriebenen Ausführungsformen ist entweder das innere Element oder das äußere Element gegabelt in zwei getrennte Elemente und in vormontiertem Zustand sind die Elemente derart beabstandet, dass einander gegenüberliegende zueinander passende Oberflächen der oberen und unteren Elemente nicht miteinander in Eingriff stehen. In der endgültig montierten Position werden die beiden zueinander passenden Oberflächen zusammengebracht, vorzugsweise in eingreifendem Kontakt, was dazu führt, dass jede der elastomeren Komponenten eine Vorbelastung sowohl in Druck- als auch in Scherrichtung erfährt. Bei einer anderen Ausführungsform sind das innere und das äußere Element jeweils ein Element und die elastomeren Komponenten sind gebunden zwischen parallelen Platten und stehen unter Vorlast zwischen einander gegenüberliegenden Flächen der Elemente. Diese Vorlast führt zu einer besseren Lebensdauer der elastomeren Elemente. Ein Dämpfen wird vorzugsweise in jeder der drei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen vorgesehen, um einen Metall-auf-Metall-Kontakt und das sich hieraus ergebende mechanische Geklapper zu eliminieren.
Bei einer Ausführungsform sind die einander gegenüberliegenden Oberflächen der inneren und der äußeren Elemente so ausgelegt, dass sie nicht eben sind, um die Steifigkeit der Halterung in seitlicher Richtung zu erhöhen. Bei anderen Ausführungsformen kommen seitliche Hilfselemente zum Einsatz. Dieser Anstieg der Federkonstante hebt die natürliche Frequenz des Halterungssystems aus einem unerwünschten Frequenzbereich heraus, welcher definiert ist durch den Fahrzeugaufbau. Bei noch weiteren Ausführungsformen greifen die gegabelten Elemente des äußeren Elementes ineinander, um die Halterung in ihrem montierten Zustand zu halten vor der Installation. In noch einer weiteren Ausführungsform werden elastische Anordnungen jeweils als getrennte Elemente gebildet, die eingebunden sind zwischen parallelen Kantenplatten, um die Formkapazität zu maximieren und die Herstellungskosten zu reduzieren. Ein vorheriges Unterdrucksetzen der elastischen Anordnungen zwischen den inneren und äußeren Elementen dient dazu, die Lasttragekapazität zu erhöhen.
Verschiedene weitere Merkmale, Vorteile und Charakteristika der vorliegenden Erfindung werden deutlich nach einem Studium der nachfolgenden Beschreibung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil der Beschreibung bilden, erläutern verschiedene Schlüsselausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die Zeichnungen und die Beschreibung zusammen dienen der vollständigen Erläuterung der Erfindung. In den Zeichnungen sind
1A eine Querschnittsvorderansicht einer ersten Ausführungsform der Halterung gemäß der vorliegenden Erfindung;
1B eine Querschnittsseitenansicht der ersten Ausführungsform entlang der Schnittlinie 1B-1B entsprechend der Darstellung in 1A;
1C eine Querschnittsvorderansicht der ersten Ausführungsform der Halterung, dargestellt in vorinstalliertem Zustand;
1D eine Querschnittsseitenansicht einer elastomeren Komponente der Halterung gemäß der vorliegenden Erfindung, gesehen entlang der Schnittlinie 1D-1D der 1C;
2A eine Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform der Halterung;
2B eine Querschnittsseitenansicht der zweiten Ausführungsform, gesehen entlang der Schnittlinie 2B-2B der 2A;
2C eine Draufsicht auf die zweite Ausführungsform der Halterung;
2D eine Rückansicht der zweiten Ausführungsform der Halterung gemäß der vorliegenden Erfindung, dargestellt in vorinstalliertem Zustand;
3A eine Vorderansicht eines oberen Teils des gegabelten äußeren Elementes der Halterung einer dritten Ausführungsform der Halterung;
3B eine vergrößerte Querschnittsseitenansicht eines Teils des äußeren Elementes, gesehen entlang der Schnittlinie 3B-3B der 3A;
3C eine Vorderansicht des inneren Elementes einer dritten Ausführungsform;
3D eine vergrößerte Querschnittsseitenansicht eines Teils des inneren Elementes, gesehen entlang der Schnittlinie 3D-3D der 3C;
3E eine vergrößerte Querschnittsseitenansicht der dritten Ausführungsform der Halterung unter Wiedergabe der nichtebenen einander gegenüberliegenden Paare von Oberflächen;
3F eine Querschnittsseitenansicht einer dritten nichtebenen Modifikation zur dritten Ausführungsform der Halterung;
3G eine Querschnittsseitenansicht einer seitlichen Steifheit-Modifikation der dritten Ausführungsform der Halterung;
3H eine Querschnittsseitenansicht einer zweiten seitlichen Steifigkeits-Modifikation zur dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4A eine Vorderansicht einer vierten Ausführungsform der Halterung mit einem gegabelten inneren Element;
4B eine Vorderansicht einer fünften Ausführungsform der Halterung gemäß der vorliegenden Erfindung ähnlich der vierten Ausführungsform;
5A eine Vorderansicht einer sechsten Ausführungsform der Halterung;
5B eine Querschnittsseitenansicht der sechsten Ausführungsform entlang einer Schnittlinie 5B-5B entsprechend der Darstellung in 5A;
5C eine Vorderansicht einer sechsten Ausführungsform der Halterung dargestellt in einem vormontierten Zustand;
6A eine Vorderansicht einer siebten Ausführungsform der Halterung;
6B die Draufsicht auf die siebte Ausführungsform der Halterung;
6C eine Seitenansicht der siebten Ausführungsform der Halterung;
7A eine Vorderansicht einer achten Ausführungsform der Halterung;
7B eine Querschnittsseitenansicht einer achten Ausführungsform der Halterung entlang der Schnittlinie 7B-7B entsprechend der Darstellung in 7A und
8A eine bildliche Repräsentation einer neunten Ausführungsform der Halterung, montiert in einem vorbelassenen Zustand;
8B eine Vorderansicht teilweise in vertikalem Querschnitt der Halterung gemäß 8A;
8C eine Draufsicht auf die Halterung;
8D eine Ansicht im Querschnitt der Halterung in einer Ebene entlang der Schnittlinie 8D-8D der 8B und
8E eine Ansicht im Querschnitt eines elastomeren Elements in der Halterung in einer Ebene entlang der Schnittlinie 8E-8E der 8B.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine erste Ausführungsform der Halterung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den 1A–1C dargestellt und allgemein mit der Bezugsziffer 20 versehen. Die Halterung 20 umfasst ein äußeres Element 22, ein inneres Element 26, welches von dem äußeren Element umgriffen ist, sowie ein elastomeres Element 30. Das innere Element 26 besitzt vier nach außen weisende geneigte Oberflächen 28, die vier nach innen gerichteten geneigten Oberflächen 24 gegenüberliegen. Das elastomere Element 30 umfasst vier, vorzugsweise miteinander verbundene Komponenten 32, von denen sich jeweils eines zwischen den geneigten Oberflächen 24 und 28 befindet und bevorzugt hieran gebunden ist. Bei dieser Ausführungsform ist das äußere Element 22 gegabelt in ein oberes Element 22U und ein unteres Element 22L, die erste (23U) bzw. zweite (23L) aufeinanderliegenden Oberflächen besitzen. Die elastomeren Komponenten 32 sind in einem Abstand voneinander angeordnet und getrennt durch sich seitlich erstreckende Unterteilungen 31, die vorzugsweise miteinander verbunden sind über elastomere Stege 33a und 33b. Die Stege 33a und 33b bieten Korrosion verhindernde Überzüge gegenüber allen sonst freiliegenden Metalloberflächen an den äußeren (22) und inneren (26) Elementen mit dem weiteren Vorteil des Verhinderns eines Metall-auf-Metall-Kontaktes.
Wie dies am deutlichsten in 1 ersichtlich ist, ist in ihrem teilweise montierten Zustand die Dicke der elastomeren Komponente 32 groß genug, so dass die paarigen Oberflächen 23U und 23L in einer sich nicht berührenden Beziehung stehen. Wenn Schrauben durch die Öffnungen 25U, 25L hindurchgesteckt werden, die in den paarigen Oberflächen 23U, 23L ausgebildet sind, und diese Oberflächen in Kontakt gezogen werden, werden die elastomeren Komponenten 32 gleichzeitig vorbelastet unter Druck und Scherung, um die Dauerhaftigkeit des Elastomeren zu erhöhen (d. h. die Lebensdauer zu erstrecken).
Es soll nun auf die 1B und 1C Bezug genommen werden, wobei das innere Element 26 ein Paar von Kerben 34 trägt, welche an einem Ende ausgebildet sind, in welchem ein Paar von Vorsprüngen 38 aufgenommen wird, die sich von einem Ende des Antirotationsabstandselementes 36 ausgehend erstrecken. Ein Paar von Vorsprüngen 40 erstreckt sich von dem gegenüberliegenden Ende des Abstandselementes 36 und wird aufgenommen in Schlitzöffnungen 44 in einer Adapterplatte 42, die mit dem Motor oder der Abstützung (nicht dargestellt) verschraubt werden kann. Die paarigen Oberflächen 23U und 23L sind mit dem jeweils anderen Element der Abstützung bzw. des Motors verschraubt. Typischerweise ist das innere Element 26 an dem Motor befestigt und das äußere Element 22 mit der Abstützung.
Die 1D ist eine Querschnittsansicht der Halterung, die in 1C gezeigt ist, gesehen entlang der Schnittlinie 1D-1D. Da die statische Motorlast (die in Richtung des Pfeiles A wirkt) erhöhte Druckbelastung auf die unteren elastomeren Komponenten 32L erzeugt, sind diese Komponenten in der Bereitstellung der angestrebten Steifigkeitssteuerung der Halterung kritischer als die oberen Komponenten 32U. Im allgemeinen wird in den unteren elastomeren Komponenten 32L eine höhere Steifigkeit als in den oberen 32U Komponente erforderlich, um das Schlingern der Halterung 20 zu verhindern. Dementsprechend ist es eine Option, das Ausmaß des Elastomeren in den oberen Komponenten 32U zu verringern, wie dies in 1B dargestellt ist, indem man die Stärke d₁ der Komponenten 32U ungleich (vorzugsweise geringer) zur Stärke d₂ der unteren Komponenten 32L bemisst.
Eine zweite Ausführungsform der Halterung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den 2A bis 2D dargestellt und allgemein mit der Bezugsziffer 120 versehen. Diese zweite Ausführungsform der Halterung 120 ist ebenfalls gegabelt (zweigeteilt) hinsichtlich des Aufbaues des äußeren Elementes, wobei ein oberes Element 122U und ein unteres Element 122L eingesetzt wird. Löcher 135 kommen zum Einsatz, um das äußere Element 122 mit dem Stützrahmen, bei welchem es sich allgemein um ein Lastwagenchassis handelt, zu verschrauben. Das innere Element 126 ist am deutlichsten ersichtlich aus 2B. Unterteilungen 131 sind gebildet durch den Einsatz von Kernen in der Form und ein Zwischensteg 133I verbindet den äußeren Steg 133A und den inneren Steg 133B. Ein sich seitlich erstreckender Rand 150, welcher versetzt ist zum äußeren Element 122, ragt von der Vorderseite des inneren Elementes 126 vor und stellt eine Maßnahme bereit zur Befestigung der Halterung 120 an dem (nicht dargestellten) Motor. Ein Flansch erstreckt sich von dem Motor ausgehend und Öffnungen, die hierin ausgebildet sind, nehmen die Schrauben 152 auf. Die Öffnungen in dem Flansch können mit einem Gewinde versehen sein, um die Schrauben 152 aufzunehmen, oder die Öffnungen können Durchgangsbohrungen sein und Muttern eingesetzt werden, um die Befestigung zu bewirken.
Wie im Fall der ersten Ausführungsform werden, wenn die paarigen Oberflächen 123U, 123L zusammengezogen werden, ausgehend aus ihrem vormontierten Zustand (in 2D gezeigt) in ihrer vollständig montierte Position entsprechend der Darstellung in 2A, die elastomeren Komponenten 132 gleichzeitig unter Vorbelastung gesetzt hinsichtlich Druck und Scherung. Dargestellte Nieten drücken die paarigen Oberflächen 123U, 123L in Kontakt miteinander und halten den Vordruck der Halterung 120 aufrecht, wenn sie nicht installiert ist. Die Bewegung des inneren Elementes 126 relativ zum äußeren Element 122 wird gedämpft in allen drei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen. Die Vertikalbewegung wird gedämpft durch die Kompression des Zwischensteges 133I und den Eingriff des äußeren Steges 133A mit dem inneren Steg 133B. Eine vor- und zurückgehende Bewegung wird gedämpft durch den Eingriff des elastomeren Steges 133B, der das innere Element 126 einschließt mit den vorderen und hinteren Oberflächen des äußeren Elementes 122. Eine Mehrzahl elastomerer Vorsprünge 154 (2C, 2D) ist in der nach außen gerichteten Fläche ausgebildet (weg von dem Motor und in Richtung auf den Rahmen) des inneren Elementes 126 und dämpfen eine seitliche Bewegung gegen den Stützrahmen (dessen Position angezeigt ist durch die gestrichelte Linie B in den 2C und 2D). Dieses Dreiachsendämpfen verhindert ein mechanisches Klappern, welches verursacht wird durch Motorvibration während des Betriebes, und verhindert eine Überlastung der elastomeren Komponenten 132. Die Variation, die diskutiert wurde in Verbindung mit der ersten Ausführungsform des Variierens der Stärke der oberen elastomeren Komponenten 132 relativ zu den unteren, ist bei dieser Ausführungsform anwendbar wie auch bei den folgenden in gleicher Weise.
Teile einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind in den 3A bis 3E dargestellt und allgemein mit der Bezugsziffer 220 versehen. Bei manchen Anwendungen ist es erstrebenswert, die seitliche Schersteifigkeit der Halterung 220 zu erhöhen. Diese Ausführungsform gestattet den angestrebten Anstieg der Steifigkeit, indem man die einander gegenüberliegenden Oberflächen 224, 228 des äußeren (222) und inneren (226) Elements mit einer nichtebenen Ausgestaltung versieht. Wie dies am deutlichsten aus 3E ersichtlich ist, ist die dargestellte Ausgestaltung eine seitlich orientierte V-förmig ausgebildete, obwohl andere nichtebene Ausgestaltungen wie spitzwinklig ebenfalls eingesetzt werden könnten. Das elastomere Element 232 ist deformiert zu einer V-Form durch den Vorsprung 256 und die Einbuchtung 258. Diese nichtebenen Oberflächen 224 und 228 werden sowohl an dem oberen Element 222U (3A) und dem unteren Element (nicht dargestellt) sowie dem inneren Element (226) ausgebildet. Die Schersteifigkeit der elastomeren Elemente 232 wird erhöht in seitlicher Richtung quer zu dem V.
Eine weitere Modifizierung zu der dritten Ausführungsform ist in 3F dargestellt und allgemein mit der Bezugsziffer 220' versehen. Sollte der Einsatz einer Zickzackform oder einer V-Form des Elastomeren unzureichend sein, um ein Ausmaß hinsichtlich der Steifigkeit in seitlicher Scherrichtung zu erzeugen, welches groß genug ist, kann ein S-förmiger Vorsprung 256' eingesetzt werden zwischen der äußeren Oberfläche 224' und der inneren Oberfläche 228'. Dies fügt im wesentlichen einen Druckabschnitt 232C in seitlicher Richtung ein und ermöglicht einen größeren Anstieg der Steifigkeit einzusetzen, ohne die Steifigkeit des Elastomeren in dem elastomeren Element 232' zu erhöhen.
Zweite und dritte Modifikationen zur dritten Ausführungsform sind in den 3G bzw. H dargestellt. Bei der Halterung 220'', die in 3G gezeigt ist, wird eine seitliche Steifigkeit auf die Halterung 220'' übertragen durch die Hinzufügung eines getrennten, sich seitlich erstreckenden Elementes 253''. Das sich seitlich erstreckende Element 253'' umfasst ein elastomeres Element 246'', welches an eine Platte 245'' gebunden ist, welche eine Maßnahme besitzt zum Anschluss an das Chassis 11''. Zum Beispiel nimmt eine Gewindebohrung 248'' in der Platte 245'' ein (nicht dargestelltes) Befestigungselement auf, welches durch die Öffnung 13'' in dem Chassis 11'' eingesteckt ist. Wahlweise ragt entsprechend der Darstellung in 3H ein Vorsprung 248''', welcher an der Platte 245''' ausgebildet ist, vor, welcher in Eingriff tritt mit einer Öffnung 13''' in dem Chassis 11'''. Es ist herauszustellen, dass der Einsatz eines Befestigungsbolzens überflüssig wird durch die Bereitstellung einer axialen Vorlast auf das sich seitlich erstreckende Element 253'', wodurch das seitliche elastomere Element 246''' zusammengedrückt wird, wenn die Halterung 220''' an das Chassis 11''' angeschraubt wird. Diese Vorlast stellt eine zusätzliche Steifigkeit für die Halterung bereit in dieser seitlichen Richtung, wodurch es möglich wird, dass die Halterung 220''' die geforderten Steifigkeitskriterien erfüllt. In den beiden Modifikationen, die in den 3G und 3H dargestellt sind, kann eine seitliche Steifigkeit übertragen werden, ohne die Steifigkeit des Elastomeren, welches in den vorkomprimierten Elastomeren eingesetzt wird, zu beeinflussen. Wie zuvor ist der Rand 250 mit Schrauben 252 an dem Motor befestigt.
Eine vierte Ausführungsform ist in 4A dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist das äußere Element 322 einstückig und das innere Element 326 ist gespalten (gegabelt). Einander zugewandte Oberflächen 323U und 323L sind an dem oberen Element 326U und dem unteren Element 326L des inneren Elementes 326 ausgebildet. Das äußere Element 322 umgibt nicht mehr das innere Element 326, wie dies bei den vorherigen Ausführungsformen der Fall war. Stattdessen sind die reagierenden Flächen 324 des äußeren Elementes 322 am Rande umgekehrt derart, dass die Oberflächen 324 des äußeren Elementes divergieren und die aktuellen Hälften des inneren Elementes auch keinen geschlossenen Umfang bilden, sondern nach außen gerichtete Arme aufweisen, bei welchen die Oberflächen 328 im allgemeinen parallel verlaufen zu den nach innen gerichteten Oberflächen 324. Die elastomeren Komponenten 332 sind dann ebenfalls umgekehrt, um kein geschlossenes Polygon zu bilden. Vier seitlich sich erstreckende Unterteilungen 331 lassen einen gewissen Raum zu für die Bewegung des inneren Elementes 326 relativ zu dem äußeren Element 322, bevor ein Dämpfen eintritt. Bei dieser Ausführungsform ist es das Ziehen der zugewandten Oberflächen 323U und 323L am inneren Element 326 in einen Kontakt, was zu der Vorbelastung in den Kompressions- und Scherrichtungen in den elastomeren Elementen 332 führt. Das Dämpfen wird bereitgestellt in allen drei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen.
Eine fünfte Ausführungsform der Halterung 420 ist in 4B dargestellt. Diese Ausführungsform besitzt ebenfalls ein gespaltenes inneres Element 226, welches hier in der vormontierten Position dargestellt ist, wobei sich die elastomeren Komponenten 432 in einem unbelasteten Zustand befinden. Bei dieser Ausführungsform erstrecken sich die einander zugewandten Oberflächen 423U, 423L an dem oberen (426U) und dem unteren (426L) Element in voller Länge der Böden von trogförmigen inneren Komponenten 426U, 426L. Wenn ein Herabziehen stattfindet während der Motorinstallation durch das Einsetzen von Schrauben oder ähnlichem in die Löcher 425U, 425L, wird die Unterteilung 431 eliminiert unter Bildung zweier kleinerer Restunterteilungen an den Enden der zugewandten Oberflächen 423U, 423L. Bei diesen letzten beiden Ausführungsformen wird eine Motorklammer an der Halterung 320, 420 über Schrauben befestigt durch die inneren Elementlöcher 425U, 425L. Die vier Löcher, die durch die äußeren Elemente 322, 422 dargestellt sind, stellen eine Halterung 320, 420 zum Rahmen dar.
Eine sechste Ausführungsform ist in den 5A und 5B dargestellt und allgemein mit der Bezugsziffer 520 versehen. Die äußeren Oberflächen 524 des inneren Elementes 526 sind teilweise abgerundet, da sie die Kanten der inneren Oberflächen 528 des äußeren Elementes 522 darstellen. Das äußere Element 522 ist in seiner vormontierten Ausgestaltung in 5C gezeigt. Das äußere Element 522 ist zweigeteilt in einen rechten Hülsenteil 522R und einen linken Hülsenteil 522L, die zusammen vorkomprimiert sind, wodurch die elastomeren Komponenten 532U, 532L vorkomprimiert werden gleichzeitig mit Druck und Scherung. Nachdem sie vorkomprimiert sind, werden die Hülsen 522L, 522R in eine Tasche 529, die in eine Halteplatte 527 ausgebildet ist, hineingeschoben und hiervon aufgenommen. Ein vorspringender Teil 537, in welchem eine Tasche 529 ausgebildet ist, ist an einen Laschenteil 535 der Basisplatte 541 angeschweißt, um eine Halteplatte 527 zu bilden. Der rechte und der linke Hülsenteil 522R, 522L werden seitlich innerhalb der Tasche 529 in der Halteplatte 527 festgehalten durch das Abstützen der Kante des vorspringenden Teils 537 an seinem Abschlussende 539. Wie bei den vorangehenden Ausführungsformen bildet ein Rand 550 eine Oberfläche für die Befestigung des Motors. In dieser Ausführungsform umfasst das äußere Element 522 eine Halteplatte 527 am rechten und linken Hülsenteil 522R, 522L. Eine vertikale Dämpfung wird erzielt durch einen inneren Steg 533A, der den äußeren Steg 533B an den Teilen der Hülsen 522R, 522L kontaktiert. Eine seitliche Dämpfung ist vorgegeben durch elastomere Vorsprünge 554, die an der Rahmenseite des inneren Elementes 526 ausgebildet sind. Eine Dämpfung vor und zurück tritt ein, wenn das innere Element 526 vordere und hintere Oberflächen der Hülsen 522R, 522L kontaktiert.
Eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den 6A bis 6C dargestellt und allgemein mit der Bezugsziffer 620 versehen. Der grundlegende Aufbau ist ähnlich demjenigen der zweiten Ausführungsform, wobei geneigte elastomere Komponenten 632 zusammengedrückt werden zwischen im wesentlichen parallelen Oberflächen 624, 628. Wie bei der sechsten Ausführungsform umfasst dieser Aufbau Maßnahmen, um die Halterung 620 in ihrem voll montierten Zustand zusammenzuhalten ohne den Einsatz von Befestigungsmitteln. Bei dieser Ausführungsform wird ein Paar umgefalteter Laschen 660 eingesetzt, um den Eingriff der sich überlappenden einander zugewandten Oberflächen 623U, 623L zusammenzuhalten. Das obere Element 622U ist identisch zum unteren Element 622L ausgebildet (mit der Ausnahme, dass die Laschen 660 von dem unteren Element umgelegt sind) und dementsprechend können die Werkzeugkosten zur Herstellung dieser identischen Metallausstanzungen in starkem Maße reduziert werden. Das innere Element 626 bewegt sich nach unten unter der Motorbelastung in eine in stärkerem Maße zentrierte Position für eine bessere Dämpfungsleistungsfähigkeit. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Flansche 621U, 621L kontinuierlich um den Teil herumlaufen, wodurch die Gesamtfestigkeit der metallischen Elemente der Halterung 620 verstärkt wird. Das Metall, welches zum Einsatz kommt, ist vorzugsweise Aluminium, um das Gewicht der Halterung zu reduzieren.
Eine achte Ausführungsform der Halterung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den 7A und 7B dargestellt und allgemein mit der Bezugsziffer 720 versehen. Bei dieser Ausführungsform der Halterung 720 ist das äußere Element ebenfalls gespalten (zweigeteilt) wie bei der Ausführungsform der 2A und 2B unter Einsatz eines oberen Elementes 722U und eines unteren Elementes 722L. Löcher, wie etwa 735, kommen zum Einsatz, um das äußere Element 722 mit dem Stützrahmen, im allgemeinen ein Lastwagenchassis, zu verschrauben. Das innere Element 726 ergibt sich am deutlichsten aus 7B. Unterteilungen 731 werden gebildet durch den Einsatz von Kernen in der Form und ein Zwischensteg 733I verbindet den äußeren Steg 733A und den inneren Steg 733B. Ein Rand 750 ragt von der vorderen Seite des inneren Elementes 726 vor und stellt eine Maßnahme dar zur Befestigung der Halterung 720 an dem Motor (nicht dargestellt). Ein Flansch erstreckt sich von der Rückseite des Motors ausgehend und Öffnungen hierin nehmen Schrauben 752 auf. Die Öffnungen in dem Flansch können befestigt werden, wie dies weiter oben erwähnt wurde.
Wie im Fall der Ausführungsform nach den 2A und 2B werden, wenn die einander zugewandten Oberflächen 723U, 723L zusammengezogen werden von ihrer vormontierten Position in die endmontierte Position, die in 7A dargestellt ist, die oberen und die unteren elastomeren Komponenten 732U, 732L vorbelastet sowohl auf Druck als auch Scherung. Vorzugsweise wird gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung die Bewegung des inneren Elementes 726 relativ zum äußeren Element 722 in allen drei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen gedämpft. Die Vertikalbewegung wird gedämpft durch die Kompression des Zwischensteges 733I und den Eingriff des Steges 733A mit dem Steg 733B. Die Bewegung nach vorn und hinten kann gedämpft werden durch den Eingriff des elastomeren Steges 733B, welcher das innere Element 726 umgibt, mit den vorderen und hinteren inneren Oberflächen des äußeren Elementes 722. Elastomere Vorsprünge 154 (7D), die an der äußeren Fläche des inneren Elementes 726 ausgebildet sind, dämpfen eine seitliche Bewegung gegen den Stützrahmen (nicht dargestellt). Dieses dreiachsige Dämpfen verhindert ein mechanisches Rattern während des Betriebes und verhindert eine Überlastung des Elastomeren.
Die erste Variation, die im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform diskutiert wurde, umfasst die Veränderung der Stärke der oberen elastomeren Komponenten 732U relativ zu den unteren 732L. Bei einer weiteren Variation kann sich die Dicke t₁ des oberen elastomeren Abschnittes 732U unterscheiden (vorzugsweise ist sie dünner), verglichen mit der Dicke t₂ des unteren Abschnittes 732L. Als drittes kann die Länge L₁ der oberen Abschnitte 732U unterschiedlich sein (vorzugsweise länger) zur Länge L₂ des unteren Abschnittes 732L. Es ist herauszustellen, dass bevorzugt wird, dass der Neigungswinkel der oberen und der unteren Abschnitte 732U, 732L aus der horizontalen Ebene, die die Halterung 720 schneidet (angegeben durch die Linie P), der gleiche ist, z. B. ein oberer Neigungswinkel 1 ist genau gleich dem unteren Neigungswinkel 2. Um die geeigneten hohen Vor- und Zurück- und unteren Vertikalraten zu erreichen, wird bevorzugt, dass der Winkel größer als etwa 45° ist. Insbesondere wird bei einem besten Modus angestrebt, ein 3 : 1-Verhältnis der Vor- und Zurückfederkonstanten gegenüber der vertikalen Federkonstanten zu erreichen. Dies wird erzielt durch den Einsatz eines etwa 68°-Winkels 1, 2. Es ist zu betonen, dass bei den Konzepten gemäß den 4A und 4B mit zweigeteiltem inneren Element die oberen elastomeren Komponenten vorzugsweise länger, breiter und dicker sind als die unteren Abschnitte, da sie die hauptsächlichen Lasten tragen.
Vorzugsweise werden eine oder mehrere dieser vorerwähnten drei Merkmale eingebracht und führen zu einer Federkonstanten des unteren Abschnittes 732L, die größer ist als diejenige des oberen Abschnittes 732U. Vorzugsweise ist die Steifigkeit des unteren Elastomeren 732L in Vertikalrichtung zwei oder mehrfach steifer als der obere Abschnitt 732U, bevorzugt etwa um einen Faktor 4 steifer.
Ein entfernbarer seitlicher Teil 753 ist lösbar von dem inneren Element 722 und umfasst ein laminiertes Elastomer und einen seitlichen Beilagenabschnitt 746, welcher zusätzliche seitliche Steifigkeit zur Verfügung stellt. Bei dieser Ausführungsform ist der seitliche Teil entfernbar zur Erleichterung der Abstimmung und der Substitution für unterschiedliche Anwendungen. Der elastomere Abschnitt 746 ist gebunden an dem Basisteil 754 und der Platte 745. Vorzugsweise erhöht das seitliche Steifigkeitselement die vertikale Steifigkeit gegenüber der seitlichen Steifigkeit in einem Verhältnis von etwa 1 : 4 oder größer.
Die Darstellungen in den 8A bis 8E zeigen eine neunte Ausführungsform einer Halterung 820 gemäß der Erfindung mit zwei zickzackförmigen elastischen Anordnungen 822a und 822b, die spiegelsymmetrisch unter Druck vorbelastet sind zwischen einem äußeren Element 824 und einem inneren Element 826.
Das äußere Element 824 ist eine einstückige Komponente, die definiert ist zwischen zwei parallel beabstandeten Klammern 824a und 824b, die von einer Basis 828 hervorragen und geeignet sind für den Anschluss an einen Stützaufbau, wie etwa ein Fahrzeugchassis. Gegenseitig einander zugewandte Seiten der Klammern 824a und 824b divergieren symmetrisch voneinander auf einander gegenüberliegenden Seiten einer Ebene P₁ und definieren ebene obere und untere Oberflächen 830a und 830b, die jeweils nach außen in spitzen Winkeln geneigt sind und über und unter einer horizontalen Ebene P₂ durch eine Schnittlinie verlaufen der oberen und unteren Oberflächen. Der Neigungswinkel beeinflusst die vertikale und die nach vorne und hinten gerichtete Federkonstante in den Anordnungen 822a und 822b.
Das innere Element 826 ist ebenfalls eine einstückig ausgebildete Komponente, die befestigt ist zwischen den Klammern 824a und 824b durch elastische Anordnungen 822a und 822b. Die oberen und unteren Oberflächen 832a und 832b werden auf einander gegenüberliegenden Seiten des inneren Elementes 280 gebildet und befinden sich in einer parallelen Abstandsbeziehung zu den Oberflächen 830a und 830b in einem ausreichenden Ausmaß, um die elastischen Anordnungen 822a und 822b in einem vorkomprimierten Zustand zu halten zwischen den Klammern 824a und 824b.
Wie sich dies am deutlichsten aus den 8C und 8E ergibt, bilden Lippen 834 auf einander gegenüberliegenden Enden der Oberflächen 830a, 830b, 832a und 832b (8B) Taschen zum Installieren und positiven Halten der elastischen Anordnungen 822a und 822b an Ort und Stelle. Ein Loch 836 durch das innere Element 826 entlang der Symmetrieachse ist ausgebildet zur Aufnahme eines Verbindungsstiftes oder einer Schraube auf einem Stützaufbau wie etwa einem Motor.
Wie sich dies am deutlichsten aus den 8B und 8E ergibt, umfassen die elastischen Anordnungen 822a und 822b jeweils obere und untere elastomere Elemente 840a und 840b gebunden auf einander gegenüberliegenden Seiten auf inneren und äußeren gestanzten Platten 842a und 842b, so bemessen und winklig angeordnet, dass sie genau in die Taschen der hinterschnittenen Oberflächen 830a und 830b und die Oberflächen 832a und 832b passen. Die sich ergebende X- Konfiguration der Anordnungen 822a und 822b, die derart in einer vertikalen Ebene ausgebildet ist, dient zum Isolieren der Vibrationsstörungen mit äquivalentem Wirkungsgrad sowohl unter positiven als auch negativen vertikalen Lastzuständen.
Die Vorkompression der elastischen Anordnungen 822a und 822b verstärkt die Dauerhaftigkeit und erhöht die Lastführungskapazität der Halterung. Der Vorkompressionsvorgang ist allgemein bekannt. Das äußere Element 824 wird in einer Spannvorrichtung eingeklemmt mit einem Trichter, der Ausgussöffnungen besitzt, die kongruent sind und kommunizieren mit dem Raum zwischen den Klammern 824a und 824b. Die elastischen Anordnungen werden in das innere Element 826 eingepasst und zusammen werden sie oben auf den Trichter platziert in Ausrichtung auf die Ausgussöffnungen und komprimiert durch die Ausgussöffnungen in die Taschen hinein zwischen den Elementen 824 und 826. Die Federkomponenten bezüglich Scherung und Druck und das Ausmaß des Aufbaues bestimmt die Vorlast, die auf die montierte Halterung aufgebracht wird.
Eine Halterung, die aktuell gemäß der Erfindung aufgebaut wurde, setzte einstückige Güsse von äußeren und inneren Elementen 824 und 826 ein. Obere und untere elastische Anordnungen 822a und 822b sind gleich geneigt mit Winkeln von θ₁ und θ₂ von 68° oberhalb und unterhalb einer horizontalen Ebene durch die Klammern 824a und 824b. Die elastomeren Elemente 840a und 840b bestehen aus natürlichem Kautschuk mit einer Härte von 56 Durometer Shore A, 39 cm dick (t) und 78 cm breit (w). Die Länge (l) des oberen und unteren Elementes 840a und 840b betragen 73cm bzw. 20 cm. Diese Aufbauparameter stellen weiche vertikale und seitliche nominale Federkonstanten bereit mit einem Steifigkeitsverhältnis von seitlich und vorn nach hinten zu Vertikalbelastung von 0,5 bzw. 3,0, wie dies allgemein angestrebt wird bei Straßenlastwagen-Motorinstallationen.
Verschiedene Änderungen, Alternativen und Modifikationen zur Erfindung leuchten dem Sachverständigen auf diesem Gebiet ein nach dem Studium der vorangehenden Beschreibung. Es ist beabsichtigt, dass alle derartigen Änderungen, Alternativen und Modifikationen, die in den Rahmen der folgenden Ansprüche fallen, als Teil der vorliegenden Erfindung anzusehen sind.

Claims

Halterung (20) zum Abstützen und Isolieren eines Elementes von einem zweiten Element umfassend: eine äußere Einrichtung (22) bestehend aus einer oder zwei Komponenten, die ausgebildet sind, um mit einem der Elemente verbunden zu werden, wobei die äußere Einrichtung mit einem ersten Paar geneigter, nach innen gerichteter Oberflächen (24) versehen ist, die voneinander divergieren aufeinander gegenüberliegenden Seiten einer ersten Ebene, und wobei sich diese Oberflächen von jeweiligen Stellen ausgehend erstrecken, die beabstandet sind in einer ersten Richtung von einer zweiten Ebene, die durch die Stellen verläuft normal zur ersten Ebene; eine innere Einrichtung (26) bestehend aus einem oder zwei Elementen, ausgebildet, um mit dem anderen der Elemente verbunden zu werden, und eine elastische Einrichtung (3) zusammenhängend angeschlossen zwischen der äußeren und der inneren Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Einrichtung darüber hinaus aus einem zweiten Paar von nach innen gerichteten Oberflächen (24) besteht, welche von einander aufeinander gegenüberliegenden Seiten der ersten Ebene divergieren und sich von den entsprechenden vorerwähnten Stellen in einer zweiten Richtung erstrecken, entgegengesetzt von der ersten Richtung von der zweiten Ebene aus sowie dadurch, dass die innere Einrichtung nach außen gerichtete Oberflächen (28) besitzt in parallel beabstandeter Beziehung zu entsprechenden der nach innen gerichteten Oberflächen (24) zur Bildung von vier einander gegenüberliegenden Paaren von Oberflächen (28, 24).
Halterung gemäß Anspruch 1, wobei die elastische Einrichtung eine erste und eine zweite elastomere Anordnung (822a, 822b) einschließt, jeweils einschließend eine innere und eine äußere Platte (824a und 824b) mit einem Elastomeren hierzwischen.
Halterung gemäß Anspruch 2, wobei das Elastomere ein oberes Element (822a) und ein unteres Element (822b) umfasst, beabstandet voneinander unter Bildung einer Ausnehmung hierzwischen.
Halterung gemäß Anspruch 3, wobei das obere Element (822a) eine größere Breite besitzt als das untere Element (822b).
Halterung gemäß Anspruch 3, wobei die Dicke des oberen und des unteren Elementes (822a, 822b) in der zusammengedrückten Position gleich ist.
Halterung gemäß Anspruch 1, wobei die einander gegenüberliegenden Paare der Oberflächen Vorsprünge (834) besitzen, die Taschen bilden zur Behinderung einer Bewegung der elastischen Einrichtung relativ zum inneren und äußeren Element.
Halterung gemäß Anspruch 1, wobei die Oberflächen (24, 28) geneigt sind, in Winkeln relativ zur zweiten Ebene für die Bereitstellung einer weichen vertikalen, einer weichen seitlichen und einer steifen Vorn-nach-hinten-Federkonstanten.
Halterung gemäß Anspruch 7, wobei die Winkel in etwa Vorn-nach-hinten- und seitliche Steifigkeitsraten bereitstellen, relativ zu einer vertikalen Belastung von 3 : 1 bzw. 0,5 : 1.
Halterung gemäß Anspruch 8, wobei die Winkel in etwa 68° betragen.
Halterung gemäß Anspruch 1, wobei sowohl die erste als auch die zweite Einrichtung (22, 26) zwei einander gegenüberliegende Paare von Oberflächen (24, 28) besitzen, die im Querschnitt zickzackförmig ausgebildet sind in einer im allgemeinen X-Konfiguration.
Halterung gemäß Anspruch 1, wobei die erste Einrichtung (22) ein äußeres Element besitzt aus zwei parallel beabstandeten Klammernteilen (824a, 824b), die von einem Basisteil (828) vorspringen, wobei der Basisteil (828) eine Befestigungseinrichtung einschließt zum Anschließen an das eine Element und die ersten und zweiten Paare der geneigten nach innen gerichteten Oberflächen gebildet werden durch jeweils einen der Klammerteile.
Halterung gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Einrichtung ein inneres Element (826) umfasst mit einer zentralen Ausnehmung (836), die sich durch das Element parallel zur ersten Ebene erstreckt zum Anschließen des anderen der Elemente.